Определение мест негерметичности колонн и заколонных перетоков пластовых

Определение мест негерметичности колонн и заколонных перетоков пластовых флюидов по данным ГИС Подготовил: Талипова Л. А. 2011 г.

Дефектометрия обсадных колонн Цель: контроль состояния обсадных колонн и выявление их дефектов. Характеристики ОК, опущенные в скважину: • внутренний диаметр колонн • толщина стенок • местоположение муфтовых соединений и участков нарушения целостности труб в результате перфорации, трещин и коррозии • местоположение "прихватов" труб горными породами.

Для контроля состояния ОК применяют методы: • • • механические; радиоактивные; индуктивные; акустические; оптические.

Внутренний диаметр ОК Определяют с помощью специальных микрокаверномеров и профилемеров. Внутренний диаметр необходимо знать для количественной и качественной интерпретации данных цементометрии, расходометрии и радиометрии, а также для выявления мест коррозии. Диаметр труб может изменяться под действием горного давления или в результате некоторых операций в скважинах.

Измерения проводились трубным профилемером ПТС сразу после установки обсадных колонн (кривая 1) и спустя два месяца после этого (кривая 2). Если первое измерение показывает почти полное отсутствие каких-либо деформаций сечения трубы, то на повторном фиксируется значительное "сплющивание» колонны. Рис. 1. Результаты трубной профилеметрии одной из эксплуатационных скважин Оренбургского НГКМ

Толщина стенок труб • Может изменяться под воздействием механических напряжений, коррозии, взрывных работ. • Для определения толщины стенок, кроме трубной профилеметрии, применяют ГГМ и индукционный метод.

Приборы, осуществляющие у-удефектометрию Обычно являются комплексными и, кроме дефектометрии, решают еще и задачи цементометрии скважин. Примером могут служить скважинные гамма-гаммадефектомеры-толщиномеры, такие как СГДТ-2 и СГДТ-3.

Прибор представляет собой комбинацию 2 зондов ГГК, короткого и длинного, с одним источником. В качестве источника γквантов использован радионуклид Cs. Детектор короткого зондатолщиномера размещен в 19 см от источника. Это расстояние и углы наклона коллимационных отверстий выбраны так, чтобы интенсивность рассеянного γ-излучения зависела, главным образом, от 2. Конструкция гамматолщины обсадной Рис. дефектомера- толщиномера СГДТ-3 колонны.

Пример диаграммы зонда-толщиномера. Детектор длинного зондадефектомера состоит из 3 (через 120°) сцинтилляционных счетчиков. Размер длинного зонда (42 см) выбран таким, чтобы на его показания влияла, в основном, плотность среды за стенкой ОК. Между детекторами и источником размещен свинцовый экран. Устранение фона излучения, существующего за счет рассеяния уквантов скважинной жидкостью, достигается уменьшением зазора между кожухом СП и стенкой ОК до 810 мм с помощью стального вытеснителя промывочной жидкости. В верхней части СП установлен детектор канала ГК, диаграммы которого служат для привязки к разрезу скважины кривых толщиномера и дефектомера. Прибор центрируется в скважине рычагами центрирующих фонарей, обеспечивающих его устойчивое положение по оси скважины при углах Рис. 3. Пример записи результатов наклона до 30°. гамма-толщиномера

Индукционные дефектомеры Основаны на принципе электромагнитной дефектоскопии. Скважинный прибор содержит генераторную и приемную катушки, электромагнитная связь между которыми осуществляется по обсадным трубам. Частота переменного тока генератора — 300 -400 Гц. Затухание сигнала зависит от толщины стенок труб. По этой причине измеряют либо амплитуду сигнала в приемной катушке, либо сдвиг фаз между сигналами в приемной и генераторной катушках.

Рис. 4. Пример записи результатов индукционной дефектометрии

Оптические методы Включают фотографирование и телепередачу изображения из скважины. Они используются для изучения состояния обсадных колонн и фильтров, а в необсаженных скважинах - для изучения геологического разреза. При фотосъемке или передаче изображения стенка скважины освещается лампой-вспышкой. Естественно, жидкость в скважине должна быть прозрачной.

Акустические методы Основаны на регистрации упругих волн, отраженных от стенки скважины. Амплитуды отраженных волн пропорциональны волновому сопротивлению отражающей поверхности и несут информацию о её строении.

Скважинный акустический телевизор (CAT) Один и тот же пьезоэлектрический преобразователь используется и для излучения импульсов колебаний высокой частоты и для измерения отраженного сигнала в промежутках между импульсами. В скважинном приборе преобразователь вращается с частотой 3 -4 об/мин. За один оборот излучается около 1000 импульсов ультразвуковых колебаний. Принятые отраженные сигналы усиливаются и поступают в наземную аппаратуру, где обрабатываются на ЭВМ и выводятся на принтер в виде развернутого цветного изображения стенки скважины в УЗ акустических волнах, на котором заметны все дефекты обсадной колонны.

Рис. 5. Черно-белая копия результатов акустической дефектометрии обсадной колонны 2865 -2880 м - зона смятия колонны 2880 -2940 м - косая желобообразная выемка стенки

Определение положения соединительных муфт • • Простейший локатор муфт (рис. 6) состоит из катушки индуктивности с большим количеством витков и 2 -х постоянных стержневых магнитов, установленных по обе стороны от катушки одноименными полюсами навстречу другу. Оси катушки и магнитов совпадают. Магнитные силовые линии постоянных магнитов пронизывают катушку индуктивности и замыкаются через трубу. При движении локатора в трубе, имеющей постоянную толщину стенок, магнитные потоки обоих магнитов одинаковы и компенсируют друга. Сигнал на выходе катушки индуктивности равен 0. При прохождении локатора мимо стальной соединительной муфты сначала усиливается магнитный поток верхнего магнита, затем - нижнего. На выводах катушки появляется двуполярный импульс напряжения (рис. 6, б), который и регистрируется на поверхности. Амплитуда сигнала достаточно велика, так что никаких усилителей здесь не требуется. Локатор реагирует и на некоторые повреждения ОК - трещины, перфорационные отверстия. Диаграммы. ЛМ используют для точной привязки интервалов перфорации. Муфты служат реперами. Их положение увязывают с маркирующими горизонтами обычных каротажных диаграмм необсаженных скважин путем совместной записи диаграмм ГК и ЛМ. Затем глубину спуска перфораторов проверяют по муфтам колонны. Обычное расстояние между соединительными муфтами - около 10 м.

Рис. 6. Устройство простейшего локатора муфт (а) и вид диаграммы локатора (б)

Определение мест прихвата Осуществляют с помощью приборов, называемых прихватоопределителями. Эти приборы используют изменение магнитных свойств ОК, связанное с ее механическим напряжением. Как известно, выше прихвата напряжение меньше (здесь трубы как бы опираются на породу), чем под ним. Прихватоопределители так же, как и локатор муфт, содержат катушку индуктивности и пару постоянных магнитов, магнитный поток которых замыкается через стенку колонны и пересекает витки катушки индуктивности (рис. 7). Катушка индуктивности включена в качестве частотозадающего элемента в схему LC-генератора. Когда при переходе через место прихвата меняется механическое напряжение в трубах, это вызывает изменение их магнитной проницаемости и, как следствие, - изменение частоты сигнала на выходе генератора.

Рис. 7. Устройство прихватоопределителя фирмы «Хомко» (а) и изменение частоты его сигнала при пересечении места прихвата обсадной колонны (б) по Р. Дебранду, 1972

Рис 8. Определение местоположения прихвата обсадной колонны с помощью локатора муфт: 1 первичная диаграмма локатора; 2 — после простановки магнитных меток; 3 – после закручивания колонны Положение "прихвата" можно определить и с помощью обычного локатора муфт.

Сначала снимают обычную диаграмму ЛМ (кривая 1). Затем в скважину опускают намагничивающее устройство и через определенный интервал ставят на колонне магнитные метки - намагничивают небольшие участки ОК. Снова снимают диаграмму ЛМ (кривая 2), на которой будут отбиты уже не только соединительные муфты, но и магнитные метки. На диаграмме 2 они помечены точками. После этого трубу подвергают механическому усилию — начинают вытаскивать ее с помощью специальных домкратов или закручивать. Это механическое воздействие вызывает размагничивание магнитных меток, и они исчезают. Но ниже прихвата механическое усилие не передается, и магнитные метки там сохраняются. Еще раз снимают диаграмму ЛМ (кривая 3). По промежутку, где исчезают магнитные метки, определяют положение прихвата. После этого труба может быть обрезана выше места прихвата и извлечена на поверхность для повторного использования.

Спасибо за внимание!